CN111001500A - 单向心泵离心机内部流道 - Google Patents

Abstract

本发明公开了单向心泵离心机内部流道，进出液分向阀与重液向心泵密封装配连接，混合液通过重液向心泵中间的进液管后进入比重环与碟片固定盘之间的进液腔室。碟片固定盘设置在沉降碟片区的顶端，比重环在碟片固定盘的上面，混合液通过该腔室进入转鼓内，比重环与离心机转鼓之间有重液流道，重液通过此流道进入重液射流管，再通过重液向心泵将重液提取至进出液分向阀，由重液出液流道排出，轻液出液流道位于离心机转鼓回转中心附近的沉降碟片区最下方，沉降碟片区的碟片上设置固定安装孔。本发明沉降碟片区的碟片不设置落料孔、落料挡板和导流板等装置，因此可以避免因混合液内经常混有的纤维类物质导致的落料孔、落料挡板和导流板上的堵塞。

Description

单向心泵离心机内部流道

技术领域

本发明属于有旋转式转鼓的离心机技术领域，主要用来分离相体密度不同、且固相的密度必须大于其中任何一个液相的混合物，具体涉及一种单向心泵离心机内部流道。

背景技术

沉降碟式离心机可以快速连续地对固体和液体、液体和液体、固体和两种比重不同的混合液体进行分离，其中固体的比重必须大于所要分离液体的比重，这种离心机在化工、医药、食品、工业行业有着广泛的应用。目前，国内外市场上的沉降碟式离心机，主要有单向心泵式离心机和双向心泵离心机两种。

目前，单向心泵式离心机和双向心泵离心机普遍存在的问题包括流道结构复杂、纤维类物质堵塞落料孔、轻液出液孔与碟片底盘和转鼓之间的连接造成堵塞，以及设备重量、体积大，不适合移动式工作场景等，因此需要对离心机的内部流道结构进行改进。

发明内容

本发明针对上述单向心泵式离心机和双向心泵离心机各自存在的流道结构复杂、纤维类物质堵塞落料孔、轻液出液孔与碟片底盘和转鼓之间的连接造成堵塞，以及设备重量、体积大，不适合移动式工作场景等问题对离心机的内部流道结构进行改进。

为了解决上述问题，本发明提出一种单向心泵离心机内部流道，具体的技术方案包括：进出液分向阀、重液向心泵、混合液进液流道、比重环、碟片固定盘、轻液出液流道和重液出液流道、离心机转鼓、沉降碟片区、重液射流管、轻液出液导向盘；

所述进出液分向阀与重液向心泵密封装配连接，混合液通过所述重液向心泵中间的进液管后进入比重环与碟片固定盘之间的进液腔室，碟片固定盘设置在沉降碟片区的顶端，比重环在碟片固定盘的上面，装配在一起后形成进液腔室，混合液通过该腔室进入转鼓内，比重环与离心机转鼓之间有重液流道，重液通过此流道进入重液射流管，然后再通过重液向心泵将重液提取至进出液分向阀，由重液出液流道排出，轻液出液流道位于离心机转鼓回转中心附近的沉降碟片区最下方，轻液出液孔位于轻液出液流道的末端；但所述沉降碟片区的碟片上设置固定安装孔，但无落料孔或进料孔。

为避免轻液喷射出时引起不必要的震动，同时保护电机，在所述轻液出液流道的轻液出液孔的下方设有轻液导向盘，与轻液出液孔相连接，使轻液平稳排出离心机。

作为优选，上述轻液出液孔的形状可以为直孔，斜孔或锥孔。

本发明中，所述混合液是通过所述重液向心泵的中间二级进液孔进入比重环与碟片固定盘之间的进液腔室。

所述重液向心泵还包括隔离于二级进液孔外、且以回转中心为中心对称的重液取液弧形流道和平行于二级进液孔的流道，所述弧形流道与平行于二级进液孔的流道相通，并且弧形流道与二级进液孔形成夹角，使重液可以平稳快速流向进出液分向阀。

上述沉降碟片区的碟片上表面可以设置具有稳流、减缓哥氏力的凸点，其加强筋符合涡流流体的特征。

作为优选，上述加强筋为非直线型加强筋。

上述进出液分向阀和向心泵之间的装配方式可以为螺纹连接、弹簧扣或卡扣或其他常规方式。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1，本发明采用的离心机内部流道结构中，因进出液分向阀与重液向心泵的中间二级进液孔连接，且密封，又直接连接到比重环与碟片固定盘组装形成的腔室，而碟片固定盘上减少了落料孔、落料挡板和导流板等装置，因此可以避免因混合液内经常混有的纤维类物质导致的落料孔、落料挡板和导流板上的堵塞，而且在制作过程中还可以降低制造成本。

2，由于轻液出液口距离转鼓回转中心距离近，则轻液内含有重液的含量会更低，比重环和碟片固定盘末端均有混合液导向板，使混合液可以沿碟片边缘向下流动，到达底部后沿着转鼓壁向上爬起，形成一个循环流动动作，加长了混合液在转鼓内流动的时间，分离的时间得以延长，可以更有效地进行分离和净化，轻液导向盘可以有效缓解轻液出液时的速度因素，同时可以保护电机不会被轻液污染而导致电机失效。

3，本发明中，混合液在进行向下过程中开始进行第一次分离，轻液会向转鼓回转中心移动并进入沉降碟片区，重液会向转鼓壁方向移动，固体颗粒物也会向转鼓壁方向移动并沉降在转鼓容渣区内，当混合液向下后沿转鼓壁向上爬升过程中，第二次分离也会进行，由于经过了第一次分离，混合液内含有极少的轻液和固体颗粒物，所以混合液第二次分离时，二次分离的轻液会与混合液一次分离的重液和固体颗粒物发生相遇，能起到循环净化的作用。

附图说明

图1为第一种单向心泵结构的沉降碟式离心机的内部结构示意图；

图2为第二种单向心泵结构的沉降碟式离心机的内部结构示意图；

图3为第三种单向心泵结构的沉降碟式离心机的内部结构示意图；

图4为双向心泵式离心机的内部结构示意图；

图5为本发明单向心泵离心机内部流道的结构示意图。

附图标记所对应的部件的名称为：

1- 混合液进液口，2-重液出液口，3-轻液出液口，4-重液向心泵中间的二级进液管的外围重液流道，5-重液向心泵的弧形流道，6-射流管，7-转鼓壁，8-比重环，9-碟片固定盘，10-比重环和碟片固定盘末端的导流结构，11-沉降碟片区，12-轻液出液口，13-轻液挡液板，14-轻液导向盘，15-混合液缓冲腔室。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步的描述。

图1-3所示为单向心泵结构的沉降碟式离心机，如图所示，三种形式的离心机均具有混合液进液口，重液出液口及轻液出液口。图1所示结构形式的离心机，具有混合液进液口1、重液出液口5、轻液出液口6。该结构形式的离心机采用转鼓回转中心进液孔进液，经由底部导向盘后向转鼓四周分配，在混合液向上升起的过程中进行分离，轻液向转鼓回转中心移动进入碟片区后，受自身重力向轻液出液口流动并排出转鼓系统，轻液出液口与混合液隔绝，避免再次污染及碰撞。转鼓下方有轻液流道，最后通过轻液出液口6离开离心机，重液沿转鼓壁向上升起并进入转鼓与挡板3之间的重液通道，再进入向心泵4后离开离心机。固体颗粒物延转鼓回转中心反方向移动，沉降在转鼓容渣区域内，可定期拆开离心机进行清理。但该结构形式的离心机有以下几点不足：一是转鼓与碟片安装底盘结构相对复杂，且轻液出液口也在转鼓回转中心附近，混合液由转鼓回转中心的进液管进液后，再分配并进入转鼓，此结构离心机需确保混合液与轻液在分离后不再相遇混合，这种结构就造成结构复杂。二是在实际使用过程中，由于有部分混合液中会混入棉质品，有纤维的存在，会致使轻液出液孔与碟片底盘和转鼓之间的连接造成堵塞，不方便清理，对于混合液的适应性较差。同时该结构的离心机只存在一次分离过程，即混合液在分离过程中只会向上升起，分离效率较低。

图2所示结构形式的离心机具有混合液进液口1，重液出液口2和轻液出液口3。该结构的离心机只有一个向心泵，将重液通过向心泵提取并排出离心机，轻液则根据自身重力流出离心机，且流道较为复杂。其工作原理为，混合液通过进液口1进入分向阀，然后再进入向心泵后再进入重液分配腔室，重液分配腔室由转鼓与顶端分配盘装配形成，顶端分配盘配有进液孔，顶端分配盘上具有进液挡板和导流板。混合液通过挡板和导流板将混合液导入到进液孔，进液孔与下面的碟片压紧盘和碟片的进液孔一一对应，进入进液孔的混合液则开始分离净化。轻液延碟片向转鼓回转中心移动，进入轻液出液流道，最后通过出液口3排出设备。重液延碟片向转鼓回转中心反方向移动并离开碟片区，最后通过顶端分配盘和碟片压紧盘之间的腔室进入向心泵腔室，由向心泵提取重液并由重液出液口2离开离心机。固体颗粒物延碟片向转鼓回转中心反方向移动并沉降在转鼓容渣区，可以定期打开离心机通过手工将固体颗粒物去出。这种结构形式的离心机，混合液通过转鼓和顶端分配盘、碟片压紧盘及碟片的进液孔进入离心机内部并进行分离，而重液则通过顶端分配盘和碟片压紧盘之间的重液出液腔室离开转鼓后进入离心机系统，这种情况下混合液和净化后的重液会重新相遇并混合，降低了分离效果和效率，同时由于混合液和重液之间发生对流碰撞，会产生湍流造成设备震动较大；轻液则只是利用自身重力，且由于流道结构较为复杂，出液的速度也较慢；同时根据市场调研，由于大部分混合液中可能会存在纤维类物质，该结构形式的离心机的进液系统中，纤维类物质会堆积在顶端分配盘、碟片压紧盘及碟片的进液孔周围，时间长了之后会造成混合液进液不畅，降低分离效率甚至会将流道堵死，机器不能运转，且清理难度较大，对于操作人员要求较高。同时该结构的离心机只存在一次分离过程，由于落料孔紧邻碟片边缘，在混合液没有充分分离时，重液已经开始沿转鼓壁向上爬升，分离效率较低。

如图3所示的结构的离心机具有混合液进液口，重液出液口和轻液出液口。该结构的离心机使用一个重液向心泵，轻液则由轻液出液口排出，利用自身的重力和离心力将轻液排出离心机，固体颗粒物沉降在转鼓的容渣区，可定期进行手工清理。该结构的离心机的运行原理为：混合液通过入料管进入向心泵的中心落料孔，再进入芯轴仓室，由芯轴仓室流向顶端碟片和分配碟片之间形成的入料间隙，分配碟片上有落料孔，分配碟片下面的碟片也有落料孔，所有落料孔是一一对应，混合液最后进入碟片区的落料孔进行分离，分离后的重液沿着转鼓的鼓壁向上爬升，进入顶端碟片和转鼓之间的出料间隙，再进入向心泵的环形重液出料孔，然后进入重液出料管后排出离心机；轻液沿着碟片向回转轴心方向移动并进入轻液出料口，依靠自身的重力和离心力排出离心机；固体颗粒物沉降在转鼓的容渣区，定期打开机器进行清理。这种结构形式的离心机在使用过程中，由于混合液中有纤维类物质的存在，纤维类物质会堆积在落料孔周围，时间长了之后会造成混合液进液不畅，降低分离效率甚至会将流道堵死，机器不能运转，且清理难度较大，对于操作人员要求较高。同时该结构的离心机只存在一次分离过程，由于落料孔紧邻碟片边缘，在混合液没有充分分离时，重液已经开始沿转鼓壁向上爬升，分离效率较低。

图4所示为双向心泵式离心机，该结构的离心机具有混合液进液口201，轻液出液口220，重液出液口221。该结构的离心机的工作原理是由206密封水口先进密封水，进入一定比例的密封水之后，混合液进液口201开始送入混合液进入离心机，经由进液中心管直达碟片底端并向转鼓壁流动，在混合液开始上升时，混合液开始分离，轻液沿着碟片向转鼓回转中心流动并慢慢爬升，进入轻液向心泵后经由轻液出液口220离开离心机。重液向转鼓回转中心的反方向移动并沿着鼓壁爬升进入I与转鼓之间的通道，然后再进入重液向心泵后经重液出液口221离开离心机；固体颗粒物则沉降在区域H内；该离心机的转鼓为分体式结构，下半个转鼓在放出密封水之后，下转鼓下降，沉降在区域H内的颗粒物由排渣口L排出，同时206密封水进水口开始注水，此时注水的作用是清洗离心机内部，确保离心机内部的洁净，然后下转鼓再注入密封水并抬升，再次与上转鼓合并密封，密封水注水口注入密封水后停止注水，混合液进液口201开始注入混合液进行分离，依次顺序进行循环工作。此结构的离心机不需要人工清理固体颗粒物，自动化程度高，一般适合于流量大，长时间连续工作，长期无人值守的工作地点。但该结构的离心机，整体结构复杂，排出固体颗粒物的同时，会有大量的混合液和清洗水（密封水）同时排出，含水量高，且设备重量大，体积大，还需配有密封水的供水箱及管路系统，所以一般不适合移动式工作场景。

图5为本发明单向心泵离心机内部流道的一个实施例的示意图，显示了其内部流道及混合液、轻液和重液的流动以及碟片区碟片的结构。

现以根据该实施例对本发明的工作原理和流程说明如下：

混合液由混合液进液口1进入进出液分向阀的中心进液孔，经重液向心泵的二级进液孔后直达区域混合液缓冲腔室15(由比重环、碟片固定盘构成)，然后进入比重环8和9之间形成的进液腔室后进入转鼓系统。

电机驱动转鼓系统整体高速回转，如图所示，转鼓系统包含射流管6、转鼓壁7、比重环8、碟片固定盘9、导流结构10、沉降碟片区11、轻液出液口12（位于转鼓内）、轻液导向盘14、混合液缓冲腔室15，均会进行高速旋转。

混合液到达区域导流结构10后，沿箭头所示方向向下流动，同时开始分离，轻液会沿着碟片区向转鼓回转中心方向移动（混合液如果轻液含量较低时，刚刚开始分离时，重液也会出现在碟片区内，轻液出液口紧邻回转中心的原因就是为了避免重液可能随轻液沿着轻液出液口而流出）并进入轻液聚集区，当轻液聚集到碟片底盘上的轻液出液口时，轻液则可以利用离心力顺利排出转鼓系统并到轻液导向盘，再经由轻液出液口3离开离心机。重液则向转鼓的回转中心反方向移动，移动到转鼓的容渣区。

混合液向下移动的过程中，也是第一次进行分离，此时部分重液已经抵达转鼓容渣区，轻液则进入沉降碟片区11内，第一次分离后的混合液在抵达转鼓底部后，开始沿转鼓壁向上爬升，此过程中，混合液开始进入第二次分离；如图所示，在经由第一次分离后，混合液内的轻液及固体颗粒物的含量变得非常少，再进行第二次分离时，所含的轻液会向转鼓回转中心移动，同时会与第一次进行分离的混合液中的重液发生碰撞，再次进入第一次分离的混合液内或进入碟片，如此进行一个U型的循环过程。

被二次分离后的重液则经由转鼓壁7与比重环8之间的出液通道进入到射流管6后喷射而出，再进入弧形流道5内，然后再进入外围重液流道4内，最终进入进出液分向阀然后由重液出液口2离开离心机。

导流结构10区域内，比重环8与碟片固定盘9在末端均有导流挡板，确保混合液的流动方向；比重环8在末端又在水平方向向转鼓壁方向延申了一段。

比重环8在水平方向向转鼓壁的延申，是保证更为纯净的重液才能进入转鼓壁7与比重环8之间的出液流道。

沉降碟片区11区域内的碟片，如图5所示，碟片上表面有稳流、降低哥氏力影响的凸点，该凸点在碟片区内同时含有重液和轻液时，可有效降低流体之间的相对运动碰撞、降低哥氏力对轻液的影响。

本发明提供一种单向心泵离心机内部流道及其碟片结构，因进出液分向阀与重液向心泵的中间二级进液孔连接，且密封，又直接连接到比重环与碟片固定盘组装形成的腔室，而碟片固定盘上减少了落料孔、落料挡板和导流板等装置，在制作过程中可以降低制造成本，同时（因混合液内经常混有纤维类物质，该物质非常容易沉积在落料孔、落料挡板和导流板上造成堵塞，如采用图2和图3的进液形式就会发生堵塞现象，而且碟片上的落料孔也会被堵塞。）可以有效避免纤维类物质对落料孔的堵塞。轻液出液口距离转鼓回转中心距离近，则轻液内含有重液的含量会更低；比重环和碟片固定盘末端均有混合液导向板，使混合液可以沿碟片边缘向下流动，到达底部后沿着转鼓壁向上爬起，形成一个循环流动动作，加长了混合液在转鼓内流动的时间，也就意味着分离的时间延长，可以更有效的进行分离和净化；轻液导向盘可以有效缓解轻液出液时的速度因素，同时可以保护电机不会被轻液污染而导致电机失效。

混合液在进行向下过程中开始进行第一次分离，轻液会向转鼓回转中心移动并进入沉降碟片区，重液会向转鼓壁方向移动，固体颗粒物也会向转鼓壁方向移动并沉降在转鼓容渣区内；当混合液向下后沿转鼓壁向上爬升过程中，第二次分离也会进行，由于经过了第一次分离，混合液内含有极少的轻液和固体颗粒物，所以混合液第二次分离时，二次分离的轻液会与混合液一次分离的重液和固体颗粒物发生相遇，但由于二次分离的混合液已经等同于图1、图2、图3的重液，所以该过程的碰撞可以忽略不记，但却能起到循环净化的作用。

所述沉降碟片区的碟片上开设固定安装孔，孔中间有等径的金属棒穿过，所有的碟片都是利用该金属棒固定起来，避免与其他部件发生相对转动，仅仅是为了装配，在整机使用时不参与分离工作。

需要说明的是，本发明所提供的上述实施例仅具有示意性，不具有限定本发明的具体实施的范围的作用。本发明的保护范围应包括那些对于本领域的普通技术人员来说显而易见的变换或替代方案。

Claims (8)

1.单向心泵离心机内部流道，包括：进出液分向阀、重液向心泵、混合液进液流道、比重环、碟片固定盘、轻液出液流道和重液出液流道、离心机转鼓、沉降碟片区、重液射流管、轻液出液导向盘；所述进出液分向阀与重液向心泵密封装配连接，混合液通过所述重液向心泵中间的进液管后进入所述比重环与所述碟片固定盘之间的进液腔室，所述碟片固定盘设置在所述沉降碟片区的顶端，比重环位于碟片固定盘的上方，二者装配在一起后形成进液腔室，混合液通过该进液腔室进入离心机转鼓内，比重环与离心机转鼓之间有重液流道，重液通过此流道进入重液射流管，然后再通过重液向心泵将重液提取至前述进出液分向阀，由重液出液流道排出，轻液出液流道位于离心机转鼓回转中心附近的沉降碟片区的最下方，轻液出液孔位于轻液出液流道的末端；其特征在于，所述沉降碟片区的碟片上设置固定安装孔，无落料孔。

2.如权利要求1所述的单向心泵离心机内部流道，其特征在于，在所述轻液出液孔的下方设有轻液导向盘，与轻液出液孔相连接，使轻液平稳排出离心机。

3.根据权利要求2所述的单向心泵离心机内部流道，其特征在于：所述轻液出液孔的形状为直孔，斜孔或锥孔。

4.如权利要求1所述的单向心泵离心机内部流道，其特征在于，所述混合液是通过所述重液向心泵的中间二级进液孔进入比重环与碟片固定盘之间的进液腔室。

5.如权利要求4所述的单向心泵离心机内部流道，其特征在于，所述重液向心泵还包括隔离于二级进液孔外、且以回转中心为中心对称的重液取液弧形流道和平行于二级进液孔的流道，所述弧形流道与平行于二级进液孔的流道相通，并且弧形流道与二级进液孔形成夹角，使重液可以平稳快速流向进出液分向阀。

6.如权利要求1所述的单向心泵离心机内部流道，其特征在于，所述沉降碟片区的碟片上表面设置具有稳流、减缓哥氏力的凸点，其加强筋符合涡流流体的运动特征。

7.如权利要求6所述的单向心泵离心机内部流道，其特征在于，所述加强筋为非直线型加强筋。

8.如权利要求1所述的单向心泵离心机内部流道，其特征在于，所述进出液分向阀和向心泵之间的装配方式为螺纹连接、弹簧扣或卡扣。

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